信息通信網(wǎng)絡(luò)概論：Chapter2 Principle of Communication Network

Chapter2

Principleofcommunicationnetwork2.1通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)2.2信息與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)2.3通信業(yè)務(wù)與傳輸信道2.4信息交換與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.5網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)2.6網(wǎng)絡(luò)描述與分層體系結(jié)構(gòu)12.1通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)了解信息通信：信息與信號(hào)

Information&Signal信號(hào)與系統(tǒng)

Signal&System系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) System&Network2System研究對(duì)于不同信息形式，如何采用不同的發(fā)送與接收信號(hào)形式，借助于不同的傳送信道，在信源與信宿間構(gòu)成不同類型，不同容量，不同速度，不同服務(wù)質(zhì)量與方式的通信系統(tǒng)。3SourceDestinationTransmitChannelReceiveNetwork目標(biāo)（要求）：任何人，在任何時(shí)間，任何地方可進(jìn)行任何方式的信息交換。研究?jī)?nèi)容：如何有效、合理、可靠地解決以上問(wèn)題，便是通信網(wǎng)所要研究的內(nèi)容。課程研究?jī)?nèi)容：在通信專業(yè)其它有關(guān)通信系統(tǒng)各門課程基礎(chǔ)知識(shí)上，研究涉及聯(lián)接通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與方式上帶有綜合性和整體性的內(nèi)容。4通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成終端、信道、交換、信令協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是構(gòu)成通信網(wǎng)的四大要素

5第2章通信網(wǎng)基礎(chǔ)2.1通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)2.2信息與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)2.3通信業(yè)務(wù)與傳輸信道2.4信息交換與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.5網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)2.6網(wǎng)絡(luò)描述與分層體系結(jié)構(gòu)6Terminalforcommunication功能：采用不同的電子轉(zhuǎn)換和信息處理技術(shù)、設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息與通信系統(tǒng)傳輸之間的相互轉(zhuǎn)換目的：使不同形式、不同質(zhì)量要求的信息能以電(光)信號(hào)方式經(jīng)電信系統(tǒng)傳送7信息數(shù)字化與終端信號(hào)

業(yè)務(wù)類型模擬頻帶數(shù)字速率Voice電話話音音響（保真）3.4KHz15KHz16～KBPS386KBPSVideo靜止圖像模擬電視壓縮數(shù)字電視會(huì)議電視高清晰度電視6MHz30～4000KBPS45MBPS64～768KBPS64KBPS140MBPSData（文字字符數(shù)據(jù)）電報(bào)（MorseCode）電傳（Telex）低速數(shù)據(jù)和傳真（Fax）3.4KHz0.05KBPS0.10KBPS2.4～28.8KBPS計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)CAD/CAM計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)遙測(cè)、遙控10～1000MBPS10～100MBPS64～2048KBPS～2.4～64KBPS8InformationService——信息業(yè)務(wù)又稱：TerminalService終端業(yè)務(wù)

Teleservices電信業(yè)務(wù)定義：面向用戶，由網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備所共同提供的信息形式。表征：速率（固定、可變）、實(shí)時(shí)性等。

經(jīng)常在終端設(shè)備的人機(jī)界面上提供。9NetworkService——網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)又稱：BearerServices——承載業(yè)務(wù)定義：由網(wǎng)絡(luò)提供的單純的信息傳送業(yè)務(wù)，任務(wù)是將信息由一個(gè)地方搬運(yùn)到另一個(gè)地方而不作任何處理。表征：信息傳送方式（電路亦或分組）、信息傳送速率、信息傳送能力、結(jié)構(gòu)、通信的建立、對(duì)稱性和通信配置以及接入特征等等。一般在UNI（UserNetworkInterface）提供。10NetworkService屬性定義——ISDN例11InformationServiceandNetworkService12InformationServiceandNetworkServiceNetworkService僅說(shuō)明了通信網(wǎng)的通信能力，而與終端的類型無(wú)關(guān)。因此各種類型不同的終端可以使用相同的承載業(yè)務(wù)。InformationService是在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上增加了高層功能而形成，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)是信息業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。13TerminalforNetwork應(yīng)具有一般通信系統(tǒng)終端的功能還必須滿足所進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的要求，即應(yīng)具有信令或協(xié)議的產(chǎn)生、識(shí)別、交換的能力，以保證正確的入網(wǎng)運(yùn)行。發(fā)展趨勢(shì)：數(shù)字化綜合化智能化個(gè)人化和移動(dòng)化。14第2章通信網(wǎng)基礎(chǔ)2.1通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)2.2信息與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)2.3通信業(yè)務(wù)與傳輸信道2.4信息交換與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.5網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)2.6網(wǎng)絡(luò)描述與分層體系結(jié)構(gòu)152.3通信業(yè)務(wù)與傳輸信道2.3.1通信業(yè)務(wù)傳輸2.3.2傳輸信道2.3.3通信業(yè)務(wù)高效傳輸2.3.4傳輸系統(tǒng)與傳輸網(wǎng)絡(luò)162.3.1TransmissionforService與通信網(wǎng)傳輸信道聯(lián)系緊密的指標(biāo)：

傳輸信號(hào)的連續(xù)性特征；

傳輸信號(hào)的頻帶寬度（速率）。17TransmissionforService18信息頻寬（Bandwidth）與信道傳輸：根據(jù)信息業(yè)務(wù)量的大小須配置合理的信道容量；通信系統(tǒng)僅研究靜態(tài)的適配關(guān)系，而通信網(wǎng)絡(luò)研究在變化信息流規(guī)律基礎(chǔ)上的動(dòng)態(tài)配置與調(diào)度。信息連續(xù)性（

Continuity）特征與信道傳輸：信息業(yè)務(wù)的時(shí)間連續(xù)特性：信息形式及其相應(yīng)信號(hào)形式是否連續(xù)；連續(xù)性信息：電話和電視圖像、廣播音樂(lè)等；非連續(xù)性信息：郵件、文件、資料等；非連續(xù)時(shí)間程度有很大差異；非連續(xù)信息允許非連續(xù)傳輸（突發(fā)Burst）

多業(yè)務(wù)共信道傳輸，提高傳輸信道以及通信網(wǎng)的效率。2.3.2ChannelWirelessChannelLongwaveMediumwaveShortwaveUltrashortwave

MicrowaveWiredChannelCopper:twistedpair,balancedcable,coaxialcableOpticalfiber19Theelectromagneticspectrumforcommunication20WirelessChannel21IntheHFband,radiowavesbounceofftheionosphere.IntheVLF,LF,andMFbands,radiowavesfollowthecurvatureoftheearthRadioTransmissionRadiosignalspenetratebuildingswellandpropagateforlongdistanceswithpathlossMicrowaveTransmissionMicrowaveshavemuchbandwidthandarewidelyusedindoors(WiFi)andoutdoors(3G,satellites)Signalisattenuated/reflectedbyeverydayobjectsStrengthvarieswithmobilityduemultipathfading,etc.SatellitesCommunicationTheprincipalsatellitebandsWiredChannel25TwistedPairCategory5UTPcablewithfourtwistedpairsVerycommon;usedinLANs,telephonelinesTwistsreduceradiatedsignal(interference)ThecategoryoftwistedpairinstructureUTP(unshieldedtwistedpair)STP(shieldedtwistedpair)CoaxialCable(“Co-ax”)Bettershieldingandmorebandwidthforlongerdistancesandhigherratesthantwistedpair.Basebandco-ax:50Ω

(InputImpedance)Usedforanalogtransissinco-ax,sometimealsocalledbroadbandco-ax,likeTVcable:75ΩFiberCablesCommonforhighratesandlongdistancesLongdistanceISPlinks,Fiber-to-the-Home(FTTH)Lightcarriedinverylong,thinstrandofglassLightsource(LED,laser)PhotodetectorLighttrappedbytotalinternalreflectionTrendsofChannel292.3.3EfficientTransmissionObject:Multi-user,multi-servicetransmittedinonelineefficiently。1.FDM--FrequencyDivisionMultiplexing2.TDM--TimeDivisionMultiplexing3.SDM--StatisticDivisionMultiplexing4.CDM--CodeDivisionMultiplexing5.WDM–WaveDivisionMultiplexing6.MA–MultipleAccess30FDM--FrequencyDivisionMultiplexing方式：sharesthechannelbyplacingusers’informationondifferentfrequencies特點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單，但每一路信道都要有獨(dú)立的調(diào)制解調(diào)設(shè)備，且每個(gè)子信道分配靈活性差。31OverallFDMchannelFDM--FrequencyDivisionMultiplexing32FDM--FrequencyDivisionMultiplexing33TDM--TimeDivisionMultiplexing方式：將整個(gè)信道的可用時(shí)間分割成許多子段，而各個(gè)信息信號(hào)在所分配的子時(shí)間段里占用信道傳輸。sharesachannelovertime特點(diǎn)：抽樣定理，數(shù)字化基礎(chǔ)。位同步，幀同步，全網(wǎng)時(shí)鐘同步。TDM是同步時(shí)分傳輸復(fù)用技術(shù)。34TDM--TimeDivisionMultiplexing35PCMSamplingSpeechbandwidth300Hzto3400HzNyquisttheorem-2xtorepresentsignaluse8kHz128analoguelevels,8bitword8000Hzx8bits361voicechannel=64kb/sSynchronousMultiplexingIntimetoacommonclock37Mux….….….….….11111222….64kb/svoicechannelt4t3t2t12Mb/soutputsignalTDM--TimeDivisionMultiplexing圖2.42.048Mbit／s數(shù)字話路復(fù)用幀結(jié)構(gòu)其中：C是信道總?cè)萘?速率)Csy是同步所占用的容量CsG是信令所用占的容量

Ci是每一業(yè)務(wù)數(shù)字信號(hào)占用的容量38TDM--TimeDivisionMultiplexing

對(duì)于更大容量的信道，則可復(fù)用更多的信息數(shù)字信號(hào)鏈路，為了便于復(fù)用設(shè)備制造、控制簡(jiǎn)單，通常采用分級(jí)復(fù)用的技術(shù)?；?，二次群，高次群。兩種標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)用結(jié)構(gòu)：E系列，T系列

39TDM--TimeDivisionMultiplexing40SDM--StatisticDivisionMultiplexing方式：在數(shù)字信號(hào)傳輸基礎(chǔ)上，將整個(gè)信道的可用時(shí)間隨機(jī)地分配給各個(gè)需使用信道的各路信息特點(diǎn)：信道時(shí)隙可以是不連續(xù)的，每一數(shù)字信號(hào)位在時(shí)間上可以不確定的，相對(duì)于TDM是同步時(shí)分傳輸復(fù)用技術(shù)，SDM則是異步時(shí)分傳輸復(fù)用技術(shù)。41SDM--StatisticDivisionMultiplexingSDM需要位同步和塊同步，因此增加了額外開(kāi)銷。具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)信道分配調(diào)整的能力；特別適用于業(yè)務(wù)量隨機(jī)變化較大的信息傳輸復(fù)用的靈活性，使得通信系統(tǒng)互聯(lián)變得容易靈活的性能使其在通信網(wǎng)整體動(dòng)態(tài)效率上大為提高，因此它成為現(xiàn)代通信網(wǎng)傳輸技術(shù)的主要發(fā)展方向。42TDMvs.SDM

43CDM--CodeDivisionMultiplexing方式：用彼此互不相關(guān)或正交的(orthogonal)、具有特定結(jié)構(gòu)的隨機(jī)碼載荷各個(gè)信息鏈路的數(shù)字信號(hào)，然后將各路處理后的信號(hào)合在一起經(jīng)一寬帶信道傳輸。各自不同結(jié)構(gòu)的碼，占據(jù)相同的頻帶，相同的時(shí)間。在接收端用各自對(duì)應(yīng)的隨機(jī)碼來(lái)卸載所需的信號(hào)。

44CDM--CodeDivisionMultiplexing45WDM–WaveDivisionMultiplexing方式：在光纖傳輸信道中，將不同信號(hào)鏈路調(diào)制在波長(zhǎng)不同的光載波上，共用一個(gè)光纖傳輸。

特點(diǎn)：光域的FDM46WDM–WaveDivisionMultiplexing47MA

–MultipleAccess

48MA–MultipleAccessFDMATDMACDMASTDMA：輪詢、令牌、CSMA／CD49Transmissionsystemvs.TransportNetworkTransmissionsystem:

在節(jié)點(diǎn)（node）之間的傳輸信道上直接提供特定容量傳輸帶寬的發(fā)送和接收系統(tǒng)。包括：基帶/射頻,調(diào)制/解調(diào),編碼/解碼，比特率，誤碼率等等Transportnetwork:

以網(wǎng)絡(luò)的形式向業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)提供節(jié)點(diǎn)間帶寬可配置、可快速?gòu)墓收现凶杂谋忍貍鬏斈芰Α?/p>

還有復(fù)用/解復(fù)用，交叉連接，業(yè)務(wù)量通過(guò)率，呼損等等50第2章通信網(wǎng)基礎(chǔ)2.1通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)2.2信息與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)2.3通信業(yè)務(wù)與傳輸信道2.4信息交換與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.5網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)2.6網(wǎng)絡(luò)描述與分層體系結(jié)構(gòu)512.4信息交換與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.4.1交換的概念2.4.2電路交換2.4.3分組交換2.4.4多址接入2.4.5網(wǎng)絡(luò)服務(wù)52ConceptofswitchingFullconnection.Starconnection.

Partialconnection

53ConceptofswitchingComparisonofconnectionmethods

fullpartialstarQuantityoflines

most

mediumleastSwitchingcapacitynone

mediumtopReliabilitystrong

mediumweak

交換是通信網(wǎng)不同于通信系統(tǒng)的主要技術(shù)所在，它是通信網(wǎng)不可缺少的部分。54Conceptofswitching55SwitchingmethodsCircuitswitchingStoreandforwardMultipleaccessSpacedivisionswitchingTime

divisionswitchingMessageswitchingPacketswitchingDatagramVirtualcircuitCircuitSwitching以電路聯(lián)接為目的3stage: connecting,

transmitting,

disconnecting.56CircuitSwitching57CircuitSwitching58CircuitSwitching

根據(jù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)群聯(lián)通技術(shù)的不同，電路交換機(jī)分為空分工作方式和時(shí)分工作方式兩大類。59Space-divisionCircuitSwitching

空分交換是指通信線路按物理空間的位置劃分完成聯(lián)接，即各次連接采用不同的物理線路連接，從開(kāi)始交換信息直至結(jié)束，這條線路都一直維持。所以也稱信道獨(dú)占。

60Time-divisionCircuitSwitching時(shí)分交換：采用時(shí)隙(slot)互換的方法實(shí)現(xiàn)采用TDM的通信線路上各子時(shí)隙信道間的相互聯(lián)接。問(wèn)題：輸入輸出時(shí)隙在同步相位上是一致的，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同時(shí)隙上的話路交換。

61Time-divisionCircuitSwitching為實(shí)現(xiàn)真正任意時(shí)隙話路的交換，常采用帶有存貯器的電路，僅僅導(dǎo)致輸出與輸入有若干個(gè)時(shí)隙的延時(shí)。62CircuitSwitchingEachsessionisallocatedafixedfractionofthecapacityoneachlinkalongitspath –Dedicatedresources

–Fixedpath

–Ifcapacityisused,callsareblocked E.g.,telephonenetworkAdvantagesofcircuitswitching –Fixeddelays –GuaranteedcontinuousdeliveryDisadvantages –Requiresacallset-upduringwhichresourcesarenotutilized. –Circuitsarenotusedwhensessionisidle –Inefficientforburstytraffic –Usuallydoneusingafixedratestream(e.g.,64Kbps) Difficulttosupportvariabledatarates63PacketSwitching以數(shù)字化信息分發(fā)為目的

Store-and-forward：Messageswitching——報(bào)文交換Packetswitching——分組交換:Datagramswitching數(shù)據(jù)報(bào)交換Virtualcircuitswitching虛電路交換nophysicalpathisestablishedinadvancebetweensenderandreceiver64Messageswitching65Messageswitching報(bào)文交換轉(zhuǎn)發(fā)是面向一個(gè)完整的信息全部，由于完整信息的長(zhǎng)度隨機(jī)，造成：存貯器管理難以掌握延時(shí)控制困難線路利用率不高多級(jí)網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)后，全網(wǎng)意義上的線路利用率大為下降。66PacketSwitching分組交換轉(zhuǎn)發(fā)處理面向完整信息的子塊——Packet67PacketSwitching分組交換轉(zhuǎn)發(fā)處理面向完整信息的子塊，提高傳輸效率68PacketSwitching2categoriesaccordingtoserviceprovidedbycommunicationsub-network:

datagramswitching

virtualcircuitswitching69DatagramPacketSwitching–Routechosenonpacket-by-packetbasis(need headwithdestinationaddress)–Differentpacketsmayfollowdifferentroutes–Packetsmayarriveoutoforderatthedestination–E.g.,IP(TheInternetProtocol)70VirtualCircuitPacketSwitching71–Allpacketsassociatedwithasessionfollowthesame path–Routeischosenatstartofsession–PacketsarelabeledwithaVC#designatingtheroute–TheVCnumbermustbeuniqueonagivenlinkbut canchangefromlinktolink–E.g.,ATM(Asynchronoustransfermode)TimingforSwitching72電路交換報(bào)文交換TimingforSwitching73數(shù)據(jù)報(bào)交換虛電路交換PacketSwitching分組交換相對(duì)于電路交換的特點(diǎn)：基于SDM，盡管有延時(shí)存在，但采用適當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)仍能實(shí)現(xiàn)一定程度范圍內(nèi)的端到端準(zhǔn)實(shí)時(shí)通信。分組交換技術(shù)可全面均衡利用通信網(wǎng)的信道資源，使通信網(wǎng)效率大為提高。分組在網(wǎng)中傳輸時(shí)，可以分段獨(dú)立地實(shí)施差錯(cuò)控制，使傳輸誤碼率大大降低；路由靈活，能自動(dòng)避開(kāi)故障通路，不會(huì)因局部故障而中斷通信，所以，分組交換可靠性好。由于緩存器大小有限，須采用網(wǎng)絡(luò)流量控制技術(shù)防止因網(wǎng)絡(luò)擁塞而造成延時(shí)過(guò)長(zhǎng)或丟包；對(duì)于突發(fā)性數(shù)據(jù)信息還要采用差錯(cuò)控制技術(shù)，防止出錯(cuò)和漏失74Optimalpacketsizebasedonpipeliningeffect

75Optimalpacketsizebasedonpipeliningeffect

76MultipleAccess在電路交換、分組交換中用戶通過(guò)交換機(jī)集中接入信道77MultipleAccess與集中式共享信道傳輸系統(tǒng)中終端設(shè)備聯(lián)接在信道兩頭不同，多址接入分布式共享信道傳輸中終端聯(lián)接在公共信道的不同位置上無(wú)線通信、衛(wèi)星通信以及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)只在有限的范圍與場(chǎng)合中應(yīng)用78MultipleAccess

欲通信的終端用戶可通過(guò)訪問(wèn)公共信道，直接實(shí)現(xiàn)各用戶間的信息交換（類似于全連接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但線路是共享的，要有接入控制機(jī)制）。有兩種基本方法來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶接入公共信道：

①控制接入：中央集中控制：如輪詢分散控制：如令牌

②隨機(jī)接入79MultipleAccess

信道管理器只對(duì)全系統(tǒng)控制調(diào)度，真正的交換過(guò)程中，并不參與對(duì)交換信號(hào)的處理，而由彼此終端直接完成。

MA亦被稱為分布式交換。80MultipleAccess

根據(jù)對(duì)公共信道復(fù)用方法的不同，這種多址交換亦有各種不同的技術(shù)方法，其主要特征還是依賴于傳輸復(fù)用的技術(shù)FDMATDMASTDMACDMAWDMA81MultipleAccess多址接入系統(tǒng)信息交換方式的特點(diǎn)：①多址接入方式是分布式的交換系統(tǒng)，無(wú)需設(shè)置集中規(guī)?；慕粨Q節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)構(gòu)成、運(yùn)行維護(hù)與管理十分方便，靈活。②由于傳輸容量和傳輸距離的制約，多址系統(tǒng)容量通常十分有限，服務(wù)范圍也不大。③多址接入方式可實(shí)現(xiàn)端端實(shí)時(shí)通信，其實(shí)時(shí)性能與接入用戶數(shù)，以及接入信息業(yè)務(wù)的隨機(jī)特性和接入控制方法有密切的關(guān)系，它在服務(wù)范圍內(nèi)具有電路交換和分組交換的各自優(yōu)點(diǎn)。82交換技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)寬帶交換技術(shù)： 快速電路交換 快速分組交換 異步轉(zhuǎn)移模式

標(biāo)簽技術(shù) 光交換83NetworkSerivces將信息傳遞服務(wù)分為兩類：

1.面向連接的服務(wù)

Connection-orientedServices

2.無(wú)連接服務(wù)

ConnectionlessServices84Connection-orientedServices 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)面向連接的服務(wù)時(shí)，它按順序?qū)⑿畔脑吹貍鞯侥康牡?，因此面向連接的數(shù)據(jù)傳送除各分組的傳送延遲不同外，就像是在一條專用的傳輸鏈路上傳送。

面向連接的服務(wù)過(guò)程包括三個(gè)階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。

在網(wǎng)絡(luò)提供的面向連接的服務(wù)中，在連接建立階段用戶說(shuō)明需要的QoS，而后網(wǎng)絡(luò)決定是否有足夠的資源按要求的QoS建立連接并為這個(gè)連接保留這些資源，為完成這些任務(wù)網(wǎng)絡(luò)要保持已存在的連接狀態(tài)。

85ConnectionlessServices2.無(wú)連接服務(wù) 在無(wú)連接服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)每次傳輸一個(gè)分組到目的地，各分組之間的傳輸是相互獨(dú)立的。與面向連接服務(wù)不一樣的是，無(wú)連接服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有狀態(tài)信息來(lái)決定一個(gè)分組是否是其他分組流的一部分。由于網(wǎng)絡(luò)并不知道用戶發(fā)送的通信量大小，所以網(wǎng)絡(luò)就不能保留所需的資源來(lái)滿足特殊的服務(wù)質(zhì)量。

由于有以上條件的限制，網(wǎng)絡(luò)只能提供有限的服務(wù)質(zhì)量，典型的QoS參數(shù)包括分組大小的最大值和服務(wù)優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)的分組先于低優(yōu)先級(jí)的分組傳送。

無(wú)連接服務(wù)的特征由平均或典型延遲時(shí)間及處理錯(cuò)誤的方式來(lái)標(biāo)志，一些無(wú)連接服務(wù)在傳輸報(bào)文出錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行通報(bào)，另有一些服務(wù)對(duì)正確的報(bào)文傳送進(jìn)行確認(rèn)。86第2章通信網(wǎng)基礎(chǔ)2.1通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)2.2信息與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)2.3通信業(yè)務(wù)與傳輸信道2.4信息交換與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)2.5網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)2.6網(wǎng)絡(luò)描述與分層體系結(jié)構(gòu)872.5網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)2.5.1通信網(wǎng)運(yùn)行管理與控制

2.5.2電話網(wǎng)信令

2.5.3數(shù)據(jù)通信協(xié)議

2.5.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)

882.5.1通信網(wǎng)運(yùn)行管理與控制必須有一套協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)硬件設(shè)備相互動(dòng)作的軟件系統(tǒng)信令（Signaling）：電話網(wǎng)中規(guī)程或協(xié)議（Protocol）：數(shù)據(jù)網(wǎng)或綜合網(wǎng)中標(biāo)準(zhǔn)（Standard）：要保證各種通信系統(tǒng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中彼此互聯(lián)起來(lái)，還須有許多標(biāo)準(zhǔn)，諸如傳輸標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等892.5.1通信網(wǎng)運(yùn)行管理與控制

信令、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)主要功能：(1)監(jiān)控功能，即用來(lái)監(jiān)測(cè)或改變網(wǎng)絡(luò)相關(guān)部件狀態(tài)或條件的信令協(xié)議功能。(2)選擇功能，即用來(lái)決定通信業(yè)務(wù)類型、選擇通信交換聯(lián)接對(duì)象、聯(lián)接方式、路徑的信令協(xié)議功能。(3)管理功能，即用來(lái)滿足除監(jiān)控功能和選擇功能以外網(wǎng)絡(luò)管理需要的，如通信計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)，網(wǎng)絡(luò)特殊業(yè)務(wù)和服務(wù)等。

90TelephoneNetworkSignaling電話接續(xù)信令基本過(guò)程91TelephoneNetworkSignaling隨路信令系統(tǒng)

CAS:ChannelAssociatedSignaling：

CAS系統(tǒng)主要特點(diǎn)是信令與用戶信息在同一條信道上傳送。圖中兩端交換節(jié)點(diǎn)的信令設(shè)備之間沒(méi)有直接相連的信令信道，信令是通過(guò)對(duì)應(yīng)的用戶信息信道來(lái)傳送的。

92TelephoneNetworkSignaling共路信令系統(tǒng)： CCS:CommonChannelSignaling

CCS系統(tǒng)主要特點(diǎn)是信令在一條與用戶信息信道分開(kāi)的信道上傳送，并且該信令信道并非某一個(gè)用戶信息信道的專用信令信道，而是為一群用戶信息信道所共享。圖中兩端交換節(jié)點(diǎn)的信令設(shè)備之間有直接相連的信令信道，信令的傳送是與話路分開(kāi)的。93TelephoneNetworkSignaling共路信令具有以下幾方面的優(yōu)越性：①信令傳送速度快。減少了呼叫建立時(shí)間，對(duì)遠(yuǎn)距離長(zhǎng)途呼叫，它可以使撥號(hào)后的時(shí)延縮短到1秒鐘內(nèi)。這不僅提高了服務(wù)質(zhì)量，還提高了傳輸設(shè)備和交換設(shè)備的使用效率。②具有提供大量信令的潛力。這有利于增加各種新的控制信令，如網(wǎng)管信令、集中維護(hù)信令、集中計(jì)費(fèi)信令等，并有可能發(fā)展更多的新業(yè)務(wù)。③統(tǒng)一了信令系統(tǒng)。隨路信令通常是針對(duì)某一網(wǎng)絡(luò)的專用信令，而公共信道信令是一個(gè)通用的信令系統(tǒng)，有利于在綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。94TelephoneNetworkSignaling④增加了信令系統(tǒng)的靈活性。信令系統(tǒng)與話路通路分開(kāi)，可以很方便增加或修改信令，并可在通話期間隨意地處理信令。⑤信令設(shè)備更經(jīng)濟(jì)合理。隨路信令系統(tǒng)中，每條話路都必須配備一套相應(yīng)的線路信令設(shè)備。公共信道信令的一條高速數(shù)據(jù)鏈路要傳送成百上千條話路的信令，每條話路不再配備自己專用的信令設(shè)備，降低了信令設(shè)備的總投資。95TelephoneNetworkSignaling信令系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足三方面的基本要求:

完整性：所有狀態(tài)的控制 節(jié)約性：信令盡可能小地占用信道容量 靈活性：利于信令系統(tǒng)的完善、發(fā)展96DataCommunicationProtocol

概念:1、用于數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)2、其作用與電話網(wǎng)中的信令是一致的3、但信令形式、操作結(jié)構(gòu)和流程與電話信令有顯著不同，其數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu)的構(gòu)成:選址信息，轉(zhuǎn)發(fā)控制信息，差錯(cuò)控制信息，數(shù)據(jù)等ErrorControl ——幀的丟失與損壞問(wèn)題FlowControl ——傳送速率的自動(dòng)調(diào)整CongestionControl ——全局性問(wèn)題High-levelDataLinkControl（HDLC）

97ErrorControl為什么要進(jìn)行差錯(cuò)控制？（丟、錯(cuò)）傳輸差錯(cuò)可以避免嗎？幾種常見(jiàn)的差錯(cuò)控制方法：①前向糾錯(cuò)方式(FEC)②自動(dòng)請(qǐng)求重傳(ARQ)③混合糾錯(cuò)方式(HEC)981.FEC:ForwardErrorCorrectionusecodingtheorytoaddredundancy

tothetransmitteddata，allowingthereceivertocorrectcertaincommonlyoccurringerrorpatterns.

優(yōu)點(diǎn)：不需要反饋信息，實(shí)時(shí)性好

缺點(diǎn)：糾錯(cuò)設(shè)備復(fù)雜，額外的開(kāi)銷較多，當(dāng)差錯(cuò)超過(guò)碼字的糾錯(cuò)能力時(shí)無(wú)法糾錯(cuò)

適用于無(wú)線通信、軍事通信等。992.ARQ:AutomaticRepeatRequestCheckcodesaddedbythesendertransmittedtogetherwithuserpacket.Userpacketwithcheckcodesdetectedbythereceivertodetermineifapacketcontainserrors.Ifapacketisfoundtocontainerrorsthereceiverrequeststhetransmittertore-sendthepacket.優(yōu)點(diǎn):檢錯(cuò)能力強(qiáng)，額外開(kāi)銷少缺點(diǎn):要求有反饋信道，并且只能用于點(diǎn)到點(diǎn)通信適用于對(duì)數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性無(wú)嚴(yán)格要求的場(chǎng)合100ErrordetectiontechniquesParitychecksinglebit:Thecheckbitis1ifframecontainsoddnumberof1's;otherwiseitis0 1011011->10110111 1100110->11001100Horizontalandverticalredundancycheck101ErrordetectiontechniquesCyclicredundancycheck(CRC)ACRCisimplementedusingafeedbackshiftregister102ErrordetectiontechniquesCyclicredundancycheck(CRC)1033.HEC:

HybridErrorCorrection發(fā)送端發(fā)送既能檢錯(cuò)亦能糾錯(cuò)的碼字，當(dāng)差錯(cuò)在糾錯(cuò)能力之內(nèi)時(shí)，接收端能糾正傳輸中產(chǎn)生的錯(cuò)誤；當(dāng)差錯(cuò)超出了糾錯(cuò)能力，但還在檢錯(cuò)能力之內(nèi)時(shí)，則接收端將判決結(jié)果返回發(fā)送端，要求發(fā)送端重發(fā)。特點(diǎn):tradeoffbetweenFECandARQ104ARQ:AutomaticRepeatRequestABP(AlternatingBitProtocol)(stop&wait)GoBackNSPR(SelectiveRepeatProtocol)

105ABP:

PureStopandWaitProtocol106datanakdataErrordetecteddata0ackdata1TheUseOfTimeoutsForLostPackets107Packetlostdata0deadlockUseTime-out(TO)data0data0ToutSolutionTheUseOfTimeoutsForLostPackets108NAKisnotnecessary.TO=tsent+RTTTheUseOfTimeoutsRequires

SequenceNumbers109data0ackackislostsequencenumbersarerequireddata0ack0data0Toutrepeated,discardack0data1Solutiondata0RequestNumbersAreRequiredOnACKsToDistinguishPacketACKed110REQUESTNUMBERS:Insteadofsending"ack"or"nak",thereceiversendsthenumberofthepacketcurrentlyawaited.Sequencenumbersandrequestnumberscanbesentmodulo2.Thisworkscorrectlyassumingthat1)Framestravelinorder(FCFS)onlinks2)TheCRCneverfailstodetecterrors3)Thesystemiscorrectlyinitialized.ABP

發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)幀中加入循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC

接收方在收到后，可由CRC判斷數(shù)據(jù)幀是否正確

接收發(fā)判斷正確后，向發(fā)送方回發(fā)一個(gè)確認(rèn)幀

發(fā)送方在收到確認(rèn)幀后才能發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀若數(shù)據(jù)/確認(rèn)幀丟失，發(fā)方超時(shí)重發(fā)以避免死鎖

為接收方辨識(shí)重復(fù)幀，設(shè)序號(hào)，反饋中也設(shè)對(duì)期望數(shù)據(jù)的序號(hào)111framei

iACK

iframeI+1ACKi+1framei+2frame

i+2ACKi+2frame

i+3ACKi+3frame

i+3ACKi+3SenderReceiver超時(shí)超時(shí)幀丟失

重發(fā)ACK丟失

重發(fā)，丟失重復(fù)幀ABPflowchart112EfficiencyofABP113LetS=totaltimebetweenthetransmissionofapacketandreceptionofitsACKGoBackNStopandWaitisinefficientwhenpropagationdelayislargerthanthepackettransmissiontimeCanonlysendonepacketperround-triptimeGoBackNallowsthetransmissionofnewpacketsbeforeearlieronesareacknowledged114frame1SenderReceivererrorDiscardframe7&8frame

2frame3ACK4frame4frame5ACK6frame6frame7frame8NACK

6ACK9frame7frame6frame8Re-sendframe6/7/8GoBackN115

N*DTPDTPDPDTAN*DTPSenderE<100%DPDTPDPDTADPReceiverSenderReceiverE=100%NotesonGoBackN116PacketsmustalsobenumberedReceivercanonlyacceptpacketsinorderReceivermustdeliverpacketsinordertohigherlayerCannotacceptpacketi+1beforepacketIThisremovestheneedforbufferingatthereceiverSendermustre-sendentireunACKedpacketsintheeventofanerrorSendermustbufferuptoNpacketswhilewaitingfortheirACKSelectiveRepeatProtocol(SRP)117SelectiveRepeatattemptstoretransmitonlythosepacketsthatareactuallylost(duetoerrors)ReceivermustbeabletoacceptpacketsoutoforderSincereceivermustreleasepacketstohigherlayerinorder,thereceivermustbeabletobuffersomepacketsRetransmissionrequestsImplicitThereceiveracknowledgeseverygoodpacket.PacketsthatarenotACKedbeforeatime-outareassumedlostorinerrorNoticethatthisapproachmustbeusedtobesurethateverypacketiseventuallyreceivedExplicitAnexplicitNAK(selectivereject)canrequestretransmissionofjustonepacket.ThisapproachcanexpeditetheretransmissionbutisnotstrictlyneededOneorbothapproachesareusedinpracticeSelectiveRepeatProtocol(SRP)只重傳出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀或者是定時(shí)器超時(shí)的數(shù)據(jù)幀。

118frame1senderreceivererrorframe2frame3ACK4frame4frame5ACK6frame6frame7frame8NACK6ACK9frame9frame6frame10Re-sendframe6only流量控制

FlowControlPreventsafastsenderfromout-pacingaslowreceiverFeedback-basedflowcontrol:receivergivesfeedbackonthedataitcanacceptRate-basedflowcontrol:theprotocolhasabuilt-inmechanism119FlowControl

SlidingWindowSendermaintainswindowofframesitcansendNeedstobufferthemforpossibleretransmissionWindowadvanceswithnextacknowledgementsReceivermaintainswindowofframesitcanreceiveNeedstokeepbufferspaceforarrivalsWindowadvanceswithin-orderarrivals120SlidingWindow121SlidingWindow—example1Sendingwindow:wT≤2n-1122SlidingWindow—example2123擁塞控制

congestioncontrol產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因：多個(gè)輸入對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出，慢速處理器，低帶寬線路等等。如何判斷網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生擁塞：衡量參數(shù)（缺乏緩沖區(qū)造成的丟包率，平均隊(duì)列長(zhǎng)度，超時(shí)重傳的包的數(shù)目，以及平均包延遲，以及包延遲變化等）擁塞控制方法：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)擁塞控制和流量控制區(qū)別與聯(lián)系：擁塞控制為全局性問(wèn)題；但可能會(huì)使用與流控相似的控制機(jī)制124DataLinkControl(DLC)protocolsFunction幀控制幀同步差錯(cuò)控制流量控制鏈路管理透明傳輸尋址異常狀態(tài)恢復(fù)125DataLinkControl(DLC)protocolscharacter-orientedprotocolstheframeorpacketisinterpretedasaseriesofcharacters,takenfromexistingcharactersetssuchasASCII.

格式字符：

SOH(startofheading) STX(startoftext)

ETB(endoftransmissionblock)ETX(endoftext)

控制字符：ACK(acknowledge) NAK(negativeacknowledge)

ENQ(enquire)

EOT(endoftransmission)

SYN(synchronous) DLE(datalinkescape)bit-orientedprotocolsthe

frameorpacketisinterpretedasaseriesofbits.Character-orientedprotocolsarenotasefficientasbit-orientedprotocolsandthereforearenowseldomused.126OrganizationfornetworksstandardsISO:InternationalOrganizationforStandards國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織由各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體（ISO成員團(tuán)體）組成的世界性的聯(lián)合會(huì)中國(guó)成員SAC:StandardizationAdministrationofChina中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)ITU:InternationalUnion國(guó)際電信聯(lián)盟(聯(lián)合國(guó)下屬機(jī)構(gòu))ITU-T:ITUTelecommunicationStandardizationSector電信標(biāo)準(zhǔn)化部門原CCITT:InternationalTelegraphandTelephoneConsultativeCommittee(國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì))ITU-R:ITURadiocommunicationSector無(wú)線電通信部門原CCIR:InternationalRadioConsultativeCommittee(國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì))127OrganizationfornetworksstandardsIEEE:InstituteofElectricalandElectronicsEngineers電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IETF:InternetEngineeringTaskForce互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組EIA:ElectronicIndustriesAssociation電子工業(yè)協(xié)會(huì)128Bit-orientedprotocols129HDLC:High-level

Data

Link

ControlAllbit-orientedprotocolsinusetodayeitherderivefromoraresourcesforHDLCpublishedbyISO(ISO330099

&ISO4335).Reliableprotocolgo-back-NorselectiverepeatFlowcontroladjustwindowsizebasedonreceivercapabilityUsesphysicallayerclockingandsynchronizationtosendandreceiveframes130HDLC—stationtypesThreetypesofstations:Primarystation(主站)ControlsoperationoflinkFramesissuedarecalledcommandsMaintainsseparatelogicallinktoeachsecondarystationonthelineSecondarystation(從站)UndercontrolofprimarystationFramesissuedcalledresponsesCombinedstation(混合站，亦稱“復(fù)合站”）Mayissuecommandsandresponses131HDLC—LinkConfigurationHDLCdefinesthreelinkconfigurations:Unbalanced（非平衡式）

OneprimaryandoneormoresecondarystationsSymmetrical（對(duì)稱式）

Eachphysicalstationonalinkconsistsoftwologicalstations,oneaprimaryandtheotherasecondary,andusestwoseparatelines.Balanced（平衡式）

TwocombinedstationsAnyoftheseconfigurationscansupportsfullduplexandhalfduplextransmission.132UnbalancedConfigurationUnbalancedconfigurationscanbepoint-to-pointifonlytwodevicesareinvolved;moreoftentheyaremultipoint,withonecomputercontrollingseveralperipherals.Anexampleisacomputerandoneormoreterminals.133SymmetricalConfiguration134BalancedConfigurationBothstationsinapoint-to-pointlinkareofthecombinedtype.Thestationsarelinkedbyasinglelinethatcanbecontrolledbyeitherstation.135HDLC—transfermodethreedatatransfermodesofoperation.AmodeinHDLCistherelationshipbetweentwodevicesinvolvedinanexchange;themodedescribewhocontrolsthelink.136NormalResponseMode(NRM)UsedwithanunbalancedconfigurationPrimarymayinitiatesdatatransfertosecondarySecondarymayonlytransmitdatainresponsetocommand(permission)fromprimaryOncepermissionhasbeengranted,thesecondarymayinitiatearesponsetransmissionofoneormoreframescontainingdataUsedonmulti-droplinesHostcomputerasprimaryTerminalsassecondary137AsynchronousResponseMode(ARM)UsedwithanunbalancedconfigurationSecondarymayinitiatetransmissionwithoutpermissionfromprimarywheneverthechannelisidle.Primarystillretainsresponsibilityforline,includeinitialization,errorrecovery,andlogicaldisconnectionRarelyused.Onlysomespecialsituationsinwhichasecondarymayneedtoinitiatetransmission138AsynchronousBalancedMode(ABM)UsedwithabalancedconfigurationAllstationsareequalandthereforeonlycombinedstationsconnectedinpoint-to-pointareusedEitherstationmayinitiatetransmissionwithoutreceivingpermissionfromtheothercombinedstationMostwidelyusedMakemoreefficientuseofafull-duplexpoint-to-pointlinkbecausethereisnopollingoverhead139HDLCFrameStructureAlltransmissionsareintheformofframes,andasingleframeformatsufficesforalltypesofdataandcontrolexchanges.Header:Theflag,address,andcontrolfields.Trailer:TheFCSandflagfields.FlagFieldsDelimitframeatbothendsReceiverhuntsforflagsequencetosynchronizeTheflagis8bitsofafixedpattern.Itis01111110.Thereis1flagatthebeginningand1flagattheendoftheframe.Theendingflagof1framecanbeusedasthebeginningflagofthenextframe.BitStuffingBitstuffingusedtoavoidconfusionwithdatacontaining01111110Sender:0insertedaftereverysequenceoffive1sReceiver:Iffivecontinuous1saredetected,itchecksnextbitIf0,itisdeletedIf1andseventhbitis0,acceptasflagIfsixthandseventhbits1,senderisindicatingabortWithbitstuffing,arbitrarybitpatternscanbeinsertedintotheinformationfieldoftheframe.Thispropertyisknownas`

transparency.ReceiverBitStuffingFlowChartBitStuffingHDLCAddressFieldAllones(11111111)isbroadcastaddressHDLCControlFieldDifferentfordifferentframetypeInformation

–dataandflow/errorcontrolusingpiggybackSupervisory-ARQwhenpiggybacknotusedUnnumbered-supplementarylinkcontrolFirstoneortwobitsofcontrolfieldidentifyframetypeFrameTypesofHDLCP/F(Poll/Final)Bit

“輪詢/結(jié)束”標(biāo)記位AllofthecontrolfieldformatscontaintheP/F(Poll/Final)bit.Itsusedependsoncontext.Typically,incommandframes,itisreferredtoasthePbitandissetto1tosolicit(poll)aresponseframefromthepeerHDLCentity.Inresponseframes,itisreferredtoastheFbitandissetto1toindicatetheresponseframetransmittedasaresultofasolicitingcommand.HDLCI-FrameFormatInformation-datatobetransmittedFlowanderrorcontrolpiggybackedoninformationframesHDLCS-FrameFormatHDLCU-FrameFormatU-framesareusedtoexchangesessionmanagementandcontrolinformationbetweenconnecteddevices.U-framescontainaninformationfieldusedforsystemmanagementinformation.codes(2bits+3bits)canbeusedtocreatedupto32differenttypesofU-frames.U幀的控制命令和響應(yīng)幀類型M命令響應(yīng)34678置正常響應(yīng)方式

SNRMC

00001置異步響應(yīng)方式

SARMDMCR11000置異步平衡方式SABMC

11100置擴(kuò)充正常響應(yīng)方式SNRMEC

11011置擴(kuò)充異步響應(yīng)方式SARMEC

11110置擴(kuò)充平衡方式

SABMEC

00010斷鏈或請(qǐng)求斷鏈

DISCRDCR10000置或請(qǐng)求初始方式

SIMRIMCR00100無(wú)編號(hào)探詢

UPC

00100無(wú)編號(hào)信息

UICR00000交換標(biāo)志

XIDCR11101重置

RSETC

11001幀拒絕

FRMRCR10001無(wú)編號(hào)確認(rèn)

UA

R00110HDLCInformationFieldTheinformationfieldispresentonlyI-framesandsomeU-frames.AnS-frameshasnoinformationfield.Thefieldcancontainanysequenceofbitsbutmustconsistofanintegralnumberofoctets.Thelengthoftheinformationfieldisvariableuptosomesystem-definedmaximum.HDLCFCSFieldTheframechecksequence(FCS)isanerror-detectingcodecalculatedfromtheremainingbitsoftheframe,exclusiveofflags.Thenormalcodeisthe16-bitCRC-CCITT（CRC-ITU）.Anoptional32-bitFCS,usingCRC-32,maybeemployediftheframelengthorthelinereliabilitydictatesthischoice.HDLCOperationExchangeofinformation,supervisoryandunnumberedframesThreephases：InitializationU